基于OBE理念的BOPPPS教学模式探究*——以光的全反射为例

张宁 高永伟 赖毅标

(宁夏大学物理与电子电气工程学院 宁夏 银川 750021)

1 前言

BOPPPS教学模式最初是由ISW加拿大教师技能培训工作坊针对教师的资格认证所创建，近年来才在我国得到推广和应用[1]．该教学模式由6个阶段组成，他们分别对应BOPPPS教学模式的6个字母：导入(Bridge-in)、学习目标(Objective)、前测(Pre-assessment)、参与式教学(Participatory Learning)、后测(Post-assessment)、总结(Summ-ary)[2]．BOPPPS教学模式将课堂分为 15 min 左右的教学单元，符合学生注意力集中的自然规律，大大提升了学生的学习效率．

OBE(Outcomes-Based-Education)成果导向教育由美国学者Spady最早提出[3],是一种以学习成果为导向的先进的教育教学理念．课堂教学过程由学生所要达到的学习成果决定该理念对教学准备、教学设计、教学评估与反馈等教育环节的相互配合提出了更高的要求．我国最早于2003年才开始对成果导向教育进行研究，成果导向教育研究机构主要是工科类院校和职业院校，教学改革主要应用在工程教育、高职、实践、教学等应用类专业与学科中[4]，通过中国知网检索发现对于高中阶段OBE理念的研究2019年才得到关注，尤其是对于高中物理教学的研究较少．

OBE理念与BOPPPS模式存在相互对应的关系,“以学习成果为导向”在BOPPPS模式“O”(学习目标)中得以体现．OBE理念所强调的其他方面，如怎样有效地达到学习成果在BOPPPS模式的参与式教学中也能得到对应，以OBE理念为指导的BOPPPS教学模式，颠覆了以往的教学模式，以学生为中心，教学不流于形式，更加注重学生核心素养的提升．

2 基于OBE理念的BOPPPS教学模式在高中物理课堂教学中的探索

对于教学模式的各种研究与探索，最终目的是提高教学质量与效率．这就需要教师接受好的教育理念，转变传统的教学方式，以学生为中心，化学生被动接收为主动探究．教师要设计出能够吸引学生注意力、提高学习热情的教学设计，来提高学生的课堂参与度．BOPPPS教学模式是一种思路更是一种工具，它能够帮助教师进行教学准备与课堂教学，它的普适性高，无论是纯线上还是纯线下亦或是线上线下相结合的教学方式均能按照其6个阶段进行课堂教学．

2.1 教学模式构建思路

基于OBE理念，要始终以预期成果为目标，课前准备、课堂教学、教学反思等教学环节都要仅仅围绕“实现预期成果”这一主题．预期成果要紧密联系课程标准，将课程目标分解，精确到每一章每一节，教师进而设计课前导学清单，学生独立进行自主预习，并完成教师布置的前测．教师进行汇总并统计预习情况，然后根据学生的学习基础进行有针对性的教学设计和制作课堂教具、PPT课件等．以上部分要求教师和学生在课前完成．在课堂教学阶段，教师首先要向学生明确本节的学习目标，其次进行新课引入，组织学生进行实验与讨论，教师进行点评与总结，为检测是否达到预期成果对学生进行后测，根据后测结果有针对性地进行答疑解惑，最后进行知识梳理．课后教师可进行预期成果分析，课堂问题分析等，从而反向优化教学设计．教学流程图如图1所示.在整个教学活动中不仅教师的教学水平与课堂教学质量得到提升，学生的核心素养也得到了锻炼与提高．

图1 教学流程简图

2.2 实施方案

2.2.1 课前教学准备

首先，教师要遵循OBE理念指导，紧密结合课程标准并进行教材分析来设置光的全反射的预期成果．根据课标要求，学生应知道光的全反射现象及其产生的条件，初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用．在探究光的全反射现象这一过程中学生需要充分利用所学知识与技能，进而提升学生的核心素养．此前学生已经学习了光的反射、折射定律，对入射角与反射角的关系有了一定了解，对本节课全反射及临界角的学习具有一定的铺垫作用．对光的全反射预期成果(教学目标)分析如下：

(1)物理观念

1)能通过观察激光笔照射玻璃砖实验，分析现象，得出全反射的概念;

2)能叙述全反射的概念，知道全反射的产生条件;

3)能叙述光纤的工作原理，及光纤的应用、目前所取得的成就;

4)能用全反射原理解释生产生活中的全反射现象，如“海市蜃楼”.

(2)科学思维

1)能通过各种实验现象，推理归纳出全反射发生的条件;

2)通过对生活中实际现象的探究，培养学生将生活实例转变成物理模型的思维能力与发现问题、解决问题的能力.

(3)科学探究

1)通过小组讨论、合作探究的形式，解释课前两个问题，培养学生探究的兴趣、分析问题解决问题的能力;

2)通过分组实验探究，鼓励学生得出发生全反射的条件.

(4)科学态度与责任

1)通过生活实例的展示研究，激发学生学习物理的热情;

2)通过对光纤的原理与应用的学习，激发学生对科研的向往与民族自豪感.

其次，根据学生现有学习情况，制定导学清单及时发送给学生．如在课前，教师可在导学清单中设置以下问题：发生全反射的条件，举出生活中涉及到全反射的现象；查阅相关资料解释光纤的原理，举例说出生活中光纤的应用，以此来吸引学生的关注度，兴趣对于学生是否想继续学习相关知识是非常重要的．导学清单不拘泥于问题这一种形式，教师可根据不同的教学内容制作不同形式的导学清单，如在讲液体表面张力一节，教师可让学生利用手边工具，例如清水、洗洁精、小铁丝进行一些小实验，课上进行分享展示等，更符合学生认知发展规律，激发学生的学习兴趣．

学生根据导学清单明确学习目标，进行预习并完成前测，将问题与建议反馈给教师．教师根据反馈信息进行课堂教学设计，包括引入、参与式教学、后测、总结等，教师课前的整个准备阶段，始终要以OBE理念为核心，结合教学实际，科学合理地进行教学设计，确保课堂教学活动能够顺利进行．

2.2.2 课堂教学实施

课堂教学是整个教学过程的核心环节，不仅要激发学生的学习兴趣，也要使学生能够参与到课堂活动中来，以知识为载体，开阔学生眼界、提升学生的核心素养是主要目的．

教学环节一:学习目标(O)

教师在课前阐述本节课学习目标，学生对学习目标进行记忆，明确本节课需要学习哪些知识及运用所学知识解决哪些问题，预计用时2 min．

教学环节二:引入(B)

教师活动：播放名侦探柯南动画片片段，利用瓷杯、卡片、塑料袋做“消失术”小实验，如图2所示.

图2 导入部分动画与实验截图

学生活动：思考为什么人在游泳池下岸上人却看不见以及思考为什么图画会消失.

设计意图：活跃课堂气氛，激发认知冲突，提升学习兴趣(对应物理观念)，预计用时3min．

教学环节三:参与式教学(P)

教师活动：复习提问折射定律内容、光密光疏介质如何界定.

设计意图：通过复习建立旧知与新知的联系，培养学生的科学思维，预计用时2 min．

教师活动：引导学生分组探究．让学生画出光从光密介质射入光疏介质以及从光疏介质射入光密介质的光路图并思考逐渐增大入射角，会出现什么变化.提供多种实验仪器，介绍实验仪器的使用及注意事项，让学生分组、自由选择实验仪器进行探究．

学生活动：尝试作图、猜测并进行实验验证．分组自由选择实验器材进行实验.

用激光笔从装满水的凹槽射入空气等．根据实验现象归纳结论：(1)光从光密到光疏时，随着入射角增大，折射角增大．折射光线变弱，反射光线变强．当入射角增大到某个角度时，折射角达到90°，折射光线消失．(2)光从光疏到光密时，随着入射角增大，折射角增大．折射光线变弱，反射光线变强．当入射角增大到某个角度时，折射角总是达不到90°，折射光线不消失．光路图如图3所示，全反射实验现象如图4所示.

图3 光路图

图4 全反射实验图

教师活动：教师对学生归纳的结论进行评价、总结．展示动态光路图引导学生总结全反射现象以及发生全反射的条件．给出临界角概念并用习题引出临界角，引导学生推导临界角公式．

学生活动：推导临界角公式，由折射定律得出.

设计意图：学生亲身经历实验探究这一过程，不仅培养了学生观察、分析实验现象，分析归纳能力，也使学生获得了自身探索的成就感，有利于成果目标的达成．全反射等相关概念自然得出，解决概念教学困难问题，预计用时15 min．(对应科学探究)

教师活动：解释全反射现象本质．从电磁波入手，画出微观图，如图5所示．并向学生解释，光是电磁波，电磁波在发生全反射时，入射波不是全部反射回光密介质，只是能量全部返回，而是存在透射波，在光疏介质中继续传播一段距离，投射后变成了指数衰减的震荡波，导致能量几乎为零，肉眼观察不到，也叫隐失波，隐失波只在表面存在[5]．因此它可以储存介质表面信息，通过对隐失波的观察可以得到物体表面的高精度图像，近场光学显微镜分辨率可达几十纳米．

图5 全反射微观图

设计意图：理解概念本质，使学生对全反射有更深层次的了解，预计用时5 min．

教师活动：揭秘环节．解释引入问题，让学生尝试画出消失术的光路图．

学生活动：学生分组讨论，用所学全反射相关知识进行解释与做图(图6)．

图6 引入实验光路图

设计意图：前后呼应，解决引入问题(对应物理观念)，预计用时5 min．

教师活动：介绍全反射的应用．小实验引入(图7)，教师说明和水流相同原理的应用——光纤，介绍光纤的结构与原理(图8)并对全反射应用进行拓展，简单介绍自行车灯、内窥镜、光学显微镜等的构造与原理．

图7 激光水流实验图

图8 光纤原理实验图

设计意图：拓宽学生思维，使学生对所学知识应用场景有一定的了解，激发学生的探究兴趣，预计用时7 min．(对应科学态度与责任)

教学环节四:后测(P)

教师首先根据预期成果设置相关习题，查看学生学习情况，其次向学生分发教师授课评价表，让学生对教师本节授课进行评价．

设计意图：检测预期成果达成情况，反向优化教学设计．学生对教师的教学方法、教态、课堂管理等方面进行评价，可以使教师明确教学能力等在学生中的认可度及自身缺点与不足，是鞭策教师的一种方法，有利于教学能力的提升，预计用时5 min．

教学环节五:总结(S)

教师让学生绘制思维导图，展示自己所作思维导图，总结所思所学并延伸下一节要讲内容，预计用时5 min．

在教学过程中将BOPPPS教学模式中的前测提前，可以根据学生的答题情况，了解学生预习情况，确定授课重难点．课堂伊始明确学习目标，使学生了解本节课需要掌握哪些内容，通过动画与小实验引入物理问题、构建物理模型．再通过小组合作完成实验、小组讨论等形式使学生参与到课堂中来，使学生自然而然地得出全反射的概念与发生全反射的条件，教师针对学生实验与讨论结果及时点评．让学生通过所学知识对引入问题进行解释，进而延伸出全反射的应用，学生亲自参与这一过程，将知识内化，从而提升核心素养．再通过后测了解学生掌握情况，根据反馈情况回顾疑点盲点，最后对本节知识点进行总结归纳，并对下节课内容进行适当延伸，整个课堂教学过程层层递进．由于课堂时间有限，采取分层教学的形式，对后测结果较差的学生下发额外的学习任务，进而达到预期效果．

2.2.3 课后教学反思

本研究以OBE理念为指导，利用BOPPPS教学模式对光的全反射这一节进行了教学设计，该教学设计以实验为主体，通过学生的主动探究、对比观察、归纳总结，明确了光的全反射概念、形成条件、全反射的本质以及临界角的概念与公式，讲解了光导纤维的原理及应用，做到了以学生为中心，以预期成果为导向，帮助学生克服了重难点．运用讨论法、探究法进行教学，使学生真正参与到课堂中来，问题也通过最自然的方式得以解决，教学过程衔接密切．课堂中除注重问题本质以外，教学环节也与物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任相对应．

3 总结

高中物理课程旨在通过物理课程的教学，培养学生的物理学科核心素养，为学生的终身发展奠定坚实的科学基础，培养学生的物理学科核心素养是高中物理课程教学的最终目标．与传统课堂相比的优势在于它以OBE理念为指导，将课程目标细化、分解，明确教学目标；以BOPPPS教学模式为载体，将课前、课中、课后紧密联系起来、突出课堂教学学生参与度，使学生在思考、交流、实验探究中逐渐形成物理观念、发展科学思维，运用所学知识解决实际问题，了解物理与生活的联系，培养学生的科学态度与责任．

基于OBE理念的BOPPPS教学模式，对教师提出了更高的要求，教师除了必备的专业知识与技能也要有高超的教书育人的能力，遵循教育的发展规律和方向．作为新时代教师，既要熟知教材，还要能够将知识点融会贯通，做到教学内容有广度、有深度，将看似零散的知识点搭建起桥梁与框架，力求简明扼要、以点带面，使学生学习时有目标、有抓手．